5. La figura muestra un sistema de potencia de aire operando en flujo estable compuesto de un compresor, un intercambiador de calor y una turbina en serie. El aire entra al compresor que opera con eficiencia isentrópica es de 80 %. Luego se calienta a presión constante en el intercambiador de calor y finalmente se expande en la turbina que opera con eficiencia de 90% isentrópica. Los datos de todas las corrientes están en la figura.
Realizar el balance del compresor, calentador y la turbina
Calcular el W (potencia) del compresor, el calor Q del calentador y el trabajo W de la turbina
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RESPUESTA:
Adjunto podemos observar la imagen del problema.
Debemos realizar un balance de energía usando los datos de la imagen, tenemos:
W = m·(hs - he) → Trabajo en función de la entalpía.
Tenemos por otra parte que:
- m = 5.8 kg/s
- hs = 200 kJ/kg
- he = 300 kJ/kg
Sustituyendo se tiene que:
W = 5.8 kg/s·(200 - 300) KJ/kg
W = -580 kJ/s
Wr = -0.8·580 kJ/s = -464 kJ/s
El trabajo en el calentador es de -464 kJ/s.
Ahora en el calentador:
Wr = 5.8 kg/s·(1515 - 200) kJ/kg
Wr = 7627 kJ/s
El trabajo en el calentador tiene un valor de 7627 kJ/s.
Finalmente la turbina:
Wr = 0.9·5.8 kg/s·(1515 - 450) kJ/kg
Wr = 5559.3 kJ/s
El trabajo en la turbina tiene un valor de 5559.3 kJ/s.
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